جسور قياس التيار المتردد واستخداماتها

في دوائر التيار المتردد ، تُستخدم دوائر الجسر لأغراض القياس. تتيح هذه المخططات تحديد قيم المكثفات والحث ، وظلال زاوية الخسائر العازلة للمكثفات ، وكذلك الحث المتبادل للملفات.

قياس جسور التيار المتردد هي مخططات مختلفة تمامًا ، وسيتم مناقشتها أدناه. الأكثر شيوعًا هي الجسور المتوازنة بأربعة أذرع ، حيث يمكن أن تكون عمليات قياس الحث والسعة وظلال فقدان العزل الكهربائي مصحوبة بتعويض المعلمات الطفيلية.

مجموعتان من دوائر جسر قياس التيار المتردد معبرة بشكل خاص: جسور المحولات (بأذرع مقترنة بالحث) والجسور السعوية. الجسور السعوية عبارة عن دوائر بأربعة أذرع يتم فيها تثبيت عناصر سعوية وعناصر نشطة في الذراعين. تتميز جسور المحولات بوجود لفات المحولات الثانوية في ذراعين يعملان على تشغيل الجسر.

أما بالنسبة للدارات السعوية ، فيمكنها أن تشمل كلا من السعة الثابتة والمقاومات المتغيرة (النشطة) ، والمقاومات الثابتة (النشطة) والسعات المتغيرة. من السهل بناء جسر السعة الثابتة لأنه لا يحتاج إلى مكثفات متغيرة مصنفة بشكل خاص ، وبدلاً من ذلك يوجد إمداد كافٍ من المقاومات (المقاومة النشطة).

بفضل المقاومات المتغيرة ، يمكن موازنة دائرة الجسر فيما يتعلق بمكونات الجهد التفاعلي والنشط. تتم معايرة أحد المقاومين المتغيرين وفقًا لقيم السعة ، والآخر وفقًا لقيم ظل فقدان العزل الكهربائي. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على دائرة سلسلة مكافئة للمكثف المدروس. ستعكس المساواة التالية حالة التوازن هذه للجسر ، وستعطي مساواة الأجزاء التخيلية والحقيقية قيم الكميات المطلوبة فقط:

ولكن في الواقع ، تظهر المعلمات الطفيلية دائمًا وتعطي أخطاء بالفعل عند الترددات الصوتية. المحاثات الطفيلية ، والسعة ، والموصلات هي مصادر هذه الأخطاء ، ودقة قياس زاوية فقدان العزل الكهربائي مهددة. تدابير الحد من تأثير هذه العوامل هي اللف غير الاستقرائي والسعوي للمقاوم الأول. لكن في الواقع من الضروري ببساطة التعويض بشكل صحيح عن هذه التأثيرات.

لذلك ، للتعويض عن الحث الطفيلي ، يتم توصيل مكثف القطع بالتوازي مع المقاوم الثاني. بالإضافة إلى ذلك ، تنشأ السعات الطفيلية والمقاومة الطفيلية من وجود الأجزاء العازلة والمحول ، لذلك من الضروري مضاعفة حماية المحول نفسه.لتقليل تأثير السعة والتوصيل للأجزاء ، فهي مصنوعة من عوازل كهربائية عالية الجودة ، مثل البلاستيك الفلوري. مولد التردد الصوتي مناسب كمصدر للطاقة.

توفر المقاومة الثابتة المستخدمة في الجسور ميزة: ليست هناك حاجة لمعايرة المقاوم المتغير. في الذراعين ، لا يوجد سوى مقاومة ثابتة ومكثف ثابت ومكثفات متغيرة. قياسات قدراتهم ممكنة بشكل مباشر. السعة قيد الدراسة متصلة ببساطة بالأطراف ، وبعد ذلك يتم موازنة الجسر عن طريق ضبط المكثفات المتغيرة. ويتم إجراء الحسابات وفقًا للصيغ التي يمكن من خلالها ملاحظة أن مقياس الظل يتم الحصول عليه مباشرة من الصيغة ذات سعة متغيرة ، حيث أن المقاومة والتردد لم يتغيروا:

يتفوق قياس الجسور بأذرع متصلة حثيًا (جسور المحولات) على الجسور السعوية في عدد من الجوانب: حساسية أعلى من حيث الظل والسعة ، والتأثير المنخفض للموصلات الطفيلية المتصلة ، على أي حال ، بالتوازي مع الذراعين.

يمكن للمحولات متعددة الأقسام توسيع نطاق التشغيل (مقياس القياس) للجسر بشكل كبير. هناك العديد من تصميمات جسر المحولات النموذجية ، ولكن الأكثر شيوعًا هو جسر المحولات المزدوج:

يتم تنظيم السلسلة بالكامل من خلال تعداد عدد الدورات ؛ لا يحتاج إلى مكثفات متغيرة أو مقاومات متغيرة. بهذه الطريقة ، من الممكن إنشاء عدادات بمجموعة كبيرة من المحولات متعددة الأقسام ، ويلزم الحد الأدنى من عناصر العينة.

يتم عزل الدوائر هنا جلفانيًا ، أي أنه من الواضح أن التداخل الناتج عن التوصيلات الطفيلية ضئيل للغاية ، وبالتالي يمكن أن تكون أسلاك التوصيل طويلة نسبيًا. المعادلات التالية صالحة عندما يكون الجسر في حالة توازن:

كما تعلم ، عندما يتعلق الأمر بقياس سعات المكثفات ، تظهر الخسائر النشطة في شكل ظل فقدان العزل الكهربائي في المقدمة. لذلك ، وفقًا لهذه المعلمة ، يتم تقسيم المكثفات إلى ثلاث مجموعات (وتختلف الدوائر المكافئة ، على التوالي ، عند هذا التردد):

تعكس النسب التالية ممانعة مكثف في دائرة تيار متردد وظلها في سلسلة ودوائر مكافئة متوازية:

يتم قياس سعة مكثف عديم الفقد وفقًا للمخطط التالي ، حيث يحدد ذراعان نشطان حدود القياس بنسبة قيمهما ، وتكون سعة العينة متغيرة. هنا ، في عملية القياس ، يتم تحديد نسب المقاومات ، ويتم تغيير قيمة سعة العينة. تعبير توازن الجسر هو:

يتم إجراء قياس السعة منخفضة الخسارة وفقًا لمخطط تسلسل استبدال المكثف ، مع موازنة الجسر عن طريق تغيير السعة والمقاومة النشطة ، والوصول إلى الحد الأدنى للقراءة لمقياس المؤشر الصفري. يعطي شرط المساواة التعبيرات التالية:

تتطلب المكثفات ذات الخسائر العازلة الكبيرة في الدائرة المكافئة توصيل المقاومة بالتوازي مع العينة ، وفقًا للمخطط أعلاه. ستبدو صيغة الظل كما يلي:

لذلك ، باستخدام الجسور ، من الممكن قياس سعات المكثفات الحقيقية بقيم اسمية من وحدات pF إلى عشرات الميكروفاراد وبدرجة عالية من الدقة (من 1 إلى 3 أوامر من حيث الحجم).

من خلال قياس الحث باستخدام الطريقة الموصوفة أعلاه ، من الممكن المقارنة مع السعات وليس بالضرورة مع المحاثات ، لأن إنشاء محاثة متغيرة دقيقة ليست مهمة سهلة. لذا فهم يستخدمون عينة دارات مكافئة بالسعة بدلاً من المحرِّضات. تسمح لك حالة التوازن بالعثور على المقاومة والحث ، والنتيجة مكتوبة بالشكل التالي:

يمكنك أيضًا العثور على عامل Q:

بطبيعة الحال ، فإن السعة من دورة إلى أخرى ستؤدي إلى تشوهات صغيرة ، ولكن غالبًا ما تكون هذه التشوهات ضئيلة.